摘要：针对高压输电线路上各种可燃异物的清理问题,研制了一种无人机高压输电线路异物清除装置,即利用六旋翼无人机携带喷火装置,采用燃烧的方法清除异物。使用该装置的工作人员无需靠近输电线路,通过远程遥控即可在带电情况下，快速清除塑料薄膜、风筝线等异物,既可保障工作人员的生命安全,又为企业节省大量的人力物力。
关键词：喷火；无人机；输电线路；可燃性；异物；应用；探讨
前言
据了解，导线上缠绕异物，如遇雨雾天气或者异物本身是导电材质，极容易造成相间或对地放电故障，影响输电线路安全运行。以往处理异物缠绕输电线路缺陷，常常需要对线路进行停电，由2至4名检修人员登塔后在空中协作处理，处理过程至少需要两个多小时，既消耗了作业人员大量的体能，又存在一定的安全隐患。国家某些地区的供电公司在线路运维中，充分利用现代化线路运维技术设备，成功清除带电线路搭挂异物，为当地电网利用现代高科技设备进行线路运维积累了安全、便捷、快速的技术经验，在电网输电线路运维中推广喷火式无人机处理异物具有积极意义。
1.目前无人机清除异物的应用
“输电线路本身具有较高的耐高温性，无人机单次喷火时间短，瞬间温度其实并不高，输电线路不会受到影响。”采用无人机喷火清除带电导线异物的作业方式，在减轻作业人员工作量、提高工作效率的同时，更加有利于确保现场人员和设备的安全，具有快捷、方便、高效的特点。目前，针对高压输电线路上，各种可燃异物的清理问题，利用六旋翼无人机携带喷火装置，采用燃烧的方法清除异物。使用该装置的工作人员无需靠近输电线路，通过远程遥控即可在带电情况下，可以快速清除塑料薄膜、风筝线等异物，使原来数小时的清障时间缩短到数分钟，不仅提高了效率，还降低了安全作业风险，同时提高了供电可靠性。
例如：近日，云南电网公司玉溪供电局在110红紫苑线10号塔用喷火式无人机成功完成带电导线地膜塑料搭挂物清除作业。这是玉溪供电局首次应用喷火式无人机清除异物搭挂导线作业，对玉溪供电局输电线路运维具有重要意义。
4月15日上午，玉溪供电局输电运维人员在110千伏红紫苑线巡检时，发现一条地膜塑料飘挂在塔间线路上。由于地膜塑料飘挂缠绕的位置不佳，位于距离铁塔较远的导线上，常规带电作业困难。为此，运维人员决定采用无人机喷火装置清除导线异物，短暂的安装调试后，作业人员控制无人机升空定点悬停，与异物、导线之间保持两米左右的安全距离。无人机上的喷火装置喷出一道约两米的火苗，缠绕在导线上的异物瞬间燃烧并脱落导线，全程仅耗时5分钟。
又如：在下村镇史村路边，一架无人机正缓缓升起，一道火从飞机前端喷出，直接燃毁并击落了飘挂在输电线路上的广告幅缠绕物。这是公司使用新设备——无人机喷火清除异物作业。1月24日上午线路工区组织相关人员，利用35kV大九线路停电检修机会，在4#塔附近人为设置了一处异物搭接点，该异物为蔬菜大棚塑料布，由于其缠绕的位置不佳，位于两铁塔中央且距离较远，常规的带电作业困难。为此，线路工区作业人员决定采用无人机喷火装置清除导线异物，短暂的安装调试后，作业人员控制无人机升空定点悬停，与异物、导线之间保持两米左右的安全距离。一声“点火！”命令下，无人机上的喷火装置喷出了一道约三米的火苗，缠绕在导线上的异物瞬间燃烧并脱离导线，全程仅耗时5分钟。
2.喷火无人机设计原理及当下的研究状况
“新型喷火无人机原理其实很简单，喷火装置是一个喷枪加一对电子打火引线，无人机负责锁定瞄准位置，喷枪喷出的特殊油料经过喷枪前端的电子打火器时被点燃形成火舌，能够燃烧异物，应用喷火无人机能够完成输电线路异物挂线隐患处置作业。新型喷火无人机在原有无人机的基础上进行改装，加装喷火装置，一个喷枪、一对电子打火引线和油箱。无人机驾驶员操作无人机，悬停在距异物合适的方位和距离，打开油料开关，油料经过喷枪，在喷枪前端的电子打火器处被点燃，火焰将缠绕在导线上的异物引燃，清除异物。新型喷火无人机清除导线异物，可能会引燃杆塔周围的可燃物，所以，在作业前，需在现场作业区域下方设置安全围栏，配备足够的灭火器，作业时，设置专人监护，防止掉落的残骸引起火灾。
研究小组经过相关学术研究及探讨，并结合实际场景应用分析得出：在实际无人机班组出巡任务中，需要高效、快速、便捷地进行线路异物清除，因此，还是考虑采用火烧的方法。具体操作：将一套喷火装置安装在无人机平台上，让其带着喷火装置靠近异物，喷出火焰将异物烧掉。
3.研究设计内容
在旋翼机上搭载除异物装置，让无人机靠近输电线上的塑料袋、风筝等异物，通过遥控器向电动阀门发送遥控信号，在异物挂载物附近打开阀门开关，使丁烷气体喷出；然后发送遥控信号控制电火花使模块，使它产生电火花，电火花将气体点燃产生火焰。火焰对准输电线异物使其燃烧，从而清除异物，达到清除异物的目的。
3.2 结构设计
旋翼无人机可搭载的喷火装置结构设计如图1所示。
3.3燃烧原料
丁烷是一种无色可燃性气体，是发展石油化工、有机原料的重要原料，其用途日益受到重视，目前已经较为普遍的应用于日常生活中。便携丁烷气罐目前是市面上较为常用的经济型燃烧液态燃料。
3.4 燃烧方式
丁烷气罐外部通过电磁阀门和喷杆相连，电磁阀门和电火花发生器连接在遥控的接收机上的两个通道上，这两个通道分别是控制气体输出和电火花的产生。也就是说，是利用无人机自身的遥控接收器作为这套点火设备的遥控信号接收器。对于操控手来说，在操作旋翼无人机进行巡检作业时，更便于电火设备的控制与操作。
图1
操控手通过操作无人机遥控器的气体控制开关，打开阀门开关使丁烷气体喷出。然后发送遥控信号控制电火花发生器产生火花，将丁烷点燃产生火焰。火焰对准输电线异物使其燃烧，从而清除异物，达到清除异物的目的后，关闭气体控制按钮，使气体停止喷射。
4.结束语
利用无人机远程遥控的形式清除异物，一方面可以节约一定的人力、物力成本，对提高线路异物清除工作经济效益具有十分重要的意义；另一方面也可以保证人员的安全，避免线路异物清除工作中出现生命财产损失等情况，不会对人员生命安全形成威胁。因此，现阶段维护输电线路安全清除工作中发挥出最佳效果，进而为输电线路的安全运行提供充分的保障。
总之，无人机在线路异物清除工作中的应用具有十分重要的意义，可以充分实现线路异物清除目标，也可以为线路安全稳定运行提供充分的保障。因此，在线路异物清除和维护工作中，可以合理使用无人机这种先进的操作方式。在未来的研究中，仍然会继续依托无人机作为搭载平台，进行输电线路的运行检修的多样化应用。
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论文作者:张丙珍,林扬,张毅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
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